A61M1/3693—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits using separation based on different densities of components, e.g. centrifuging

A—HUMAN NECESSITIES

A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE

A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR

A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems

A61M1/3693—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits using separation based on different densities of components, e.g. centrifuging

A61M1/3696—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits using separation based on different densities of components, e.g. centrifuging with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation

A—HUMAN NECESSITIES

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A61M2205/00—General characteristics of the apparatus

A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring

A61M2205/3331—Pressure; Flow

A61M2205/3344—Measuring or controlling pressure at the body treatment site

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A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR

Bei Trennsystemen dieser Art kommt es darauf an, daß die Ströme des Vollblutes und der Blutfraktionen in einem richtigen Verhältnis zueinander stehen sowie die Fraktionen in hohem Maße nur den separierten Bestandteil aufweisen, dh die sog. Trenngrenze (die Grenze zwischen roten Blutkörperchen und den anderen Fraktionen) in der Blutzentrifuge sich an einer optimalen Stelle befindet. In separation systems of this kind it is important that the currents of the full blood and the blood fractions in a proper ratio to each other are provided as well as the fractions contain only the separated component to a high degree, that is, the so-called. Separation boundary (the boundary between red blood cells and the other groups ) is in the blood centrifuge at an optimal location.

Ein Trennsystem vorgenannter Art ist auch durch die US-PS 34 89 145 bekannt geworden und dort in allen Details erläutert. A separation system of the aforementioned type is known also by the US-PS 34 89 145 and explained there in detail.

Das System nach der weiterhin bekanntgewordenen US-PS 41 51 844 macht von letzterem Zusammenhang Gebrauch. The system of the further become known US-PS 41 51 844 makes use of the latter relation.Es ist eine photoelektrische Abtasteinrichtung vorgesehen, die die Lage der Trenngrenze optisch erfaßt und in ein elektrisches Signal umwandelt, das mit einem Sollwert verglichen wird; It is a photoelectric scanning device is provided, which optically detects the position of the cut point and converts it into an electrical signal which is compared with a target value;die Differenz wirkt über einen digitalen Regler auf ein Stellglied ein, das die Einstellung der Vorrichtungen zum Transport der Fraktionen, abhängig von Größe sowie Betrag und Richtung des Anstieges der optischen Dichte an der Trenngrenze, gegenläufig verändert. the difference acts on the digital controller to an actuator, the setting of the devices for the transport of the fractions depending on size as well as the magnitude and direction of the increase in optical density at the separation limit, counter-changed.

Zu der Steuerung bzw. Regelung der anderen Vorrichtungen und der Zentrifuge selbst macht die vorgenannte US-PS keine Aussage. To the control of the other devices and the centrifuge even the aforementioned US Patent is silent.

Dieses bekannte Prinzip der automatischen Ausregelung der Trenngrenze als Regelgröße über eine photoelektrische Verhältnisregelung der Fließraten der abgezogenen Fraktionen hat den erheblichen Nachteil, daß es die anderen variablen Systemgrößen nicht in die selbsttätige Regelung mit einbezieht. This known principle of automatic OFF control of the cut-off as a controlled variable via a photoelectric ratio control the flow rates of the withdrawn fractions has the considerable disadvantage of the other variable system sizes does not include in the automatic control with.Schwankungen in der Vollblutzufuhr sowie der Zentrifugendrehzahl lassen sich daher nur ungenügend ausregeln. Therefore, variations in the full blood supply and the centrifuge speed can compensate only inadequate.Ferner sind die Systemeinstellmöglichkeiten (Variationsbreite der Einstellmöglichkeiten im System) erheblich beschränkt. Further, the Systemeinstellmöglichkeiten (variation width of the setting options in the system) can be significantly limited.

Demnach verändert eine Änderung des Vollblutflusses die Drehzahl der Zentrifuge in der Weise, daß das Verhältnis der in der Zentrifuge pro Zeiteinheit separierten Volumenteile der Blutfraktionen zum Volumen des in der Zeiteinheit in die Zentrifuge hineingeförderten Vollblutes vor und nach einer Änderung des Vollblutflusses annähernd, dh im Rahmen unvermeidlicher Steuer- und Regelabweichungen, gleich ist. Accordingly, a change in the full blood flow changes the speed of the centrifuge in such a manner that the ratio of the separated in the centrifuge per unit time volume parts of the blood fractions to the volume of the inside conveyed in the unit time into the centrifuge whole blood before and approximately after a change in the full blood flow, ie in the frame inevitable and control deviations are equal.

Bei einem beliebigen Vollblutfluß wird daher durch die korrekte Einstellung der Drehzahl zu diesem Vollblutfluß das optimale Anfallen der Fraktionen vorgegeben, so daß die notwendigen Abzugsgeschwindigkeiten für alle Fraktionen nicht ermittelt werden müssen, sondern von vornherein feststehen. Therefore, in any full blood flow the optimal seizures of the fractions is determined by the proper adjustment of the speed of this full blood flow, so that the necessary take-off speeds for all the groups must not be determined, but are determined from the outset.Dadurch kann mit Vorteil der Vollblutfluß sehr schnell spender- oder blutdruckabhängig eingestellt und sogar während einer Separation geändert werden. This can be changed with advantage of full blood very quickly donor or adjusted blood pressure-dependent and even during a separation.

Fehleinstellungen der Separationsparameter derart, daß die Drehzahl der Zentrifuge für einen gewählten Vollblutfluß so ungünstig ist, daß eine der gewünschten Fraktionen erst gar nicht anfällt, sind daher von vornherein ausgeschlossen. Incorrect settings of the separation parameters such that the speed of the centrifuge for a selected full blood flow is so unfavorable that one of the desired fractions do not even obtained are therefore excluded from the outset.

Darüber hinaus entfällt die Detektion der während der Separation angefallenen Blutbestandteile, wodurch das System vereinfacht wird. In addition, the detection of the costs incurred during the separation of blood components, thereby simplifying the system is eliminated.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Erfindung und die sie ausgestaltenden Merkmale näher beschrieben. Based on shown in the drawings exemplary embodiments of the invention and they ausgestaltenden described features are closer.

Es zeigen Show it

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines Blutzentrifugensystems mit Steuerung,Fig. 1 is an overview illustration of a blood centrifuge system with control,

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung den Prinzipaufbau einer durch einen Mikroporzessor gebildeten digitalen Steuerstufe.Fig. 3 is a schematic representation of the basic structure of a digital control circuit formed by a Mikroporzessor.

Vorstehend beschriebenes System ist durch die eingangs genannte US-PS 34 89 145 bekannt und dort in allen Einzelheiten beschrieben. Above described system is known by the aforementioned US-PS 34 89 145 and described there in detail.

Die Übertragungsfunktion der Steuerung 15 ist hinsichtlich des Ausganges A1 so bestimmt, daß bei einer Änderung des Vollblutflusses die Drehzahl der Zentrifuge in der Weise verändert, daß das Verhältnis der in der Zentrifuge pro Zeiteinheit separierten Volumteile der Blutfraktionen zum Volumen des in der Zeiteinheit in die Zentrifuge hineingeförderten Vollblutes vor und nach einer Änderung des Vollblutes annähernd das gleiche Verhältnis aufweisen, oder mathematisch ausgedrückt: The transfer function of the controller 15 is determined with respect to the output A1 so that with a change in the full blood flow the speed of the centrifuge, modified in such a way that the ratio of the separated in the centrifuge per unit time parts by volume of the blood fractions to the volume of the unit of time in centrifuge into the whole blood conveyed before and have approximately the same ratio for a change of the whole blood, or expressed mathematically:

Um dies zu gewährleisten, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Übertragungsfunktion mit Vorteil so bestimmt, daß bei einer Änderung des Vollblutflusses und des zugehörigen Eingangssignales am Eingang der Steuerstufe das Ausgangssignal (A1 ) zur Einstellung der Drehzahl der Zentrifuge proportional der Quadratwurzel aus dem neu eingestellten Vollblutfluß ist, dh To ensure this, according to one embodiment of the invention, the transfer function is advantageously determined so that with a change in the full blood flow and the associated input signal at the input of the control stage the output signal (A1) for adjusting the speed of the centrifuge is proportional to the square root of the newly set full blood flow, that is,

Eine Änderung beispielsweise des Zellenflusses bildet sich dann als Änderung der zugehörigen Koppelkonstante ab. A change, for example, the cell flow is then formed from a change in the associated coupling constant.

Diese Zusammenhänge sind in Fig. 2 schematisch in steuerungstechnischer Ausdrucksweise dargestellt. These relationships are shown in Fig. 2 is a schematic control-related expression.Es bedeuten dabei It mean it

Der Sollwert des Regelsystems kann ein vorbestimmter Druckwert sein, so daß das Regelsystem den Vollblutfluß der Blutpumpe so einstellt, daß der Eingangsdruck einen konstanten, dem Sollwert entsprechenden Wert annimmt. The target value of the control system may be a predetermined pressure value, so that the control system adjusts the full blood flow of the blood pump, that the inlet pressure assumes a constant, corresponding to the setpoint value.Dem Regelsystem kann auch ein vorbestimmter Sollwertbereich zugeordnet sein, so daß der Fluß der Blutpumpe so einstellbar ist, daß der Eingangsdruck in dem Sollwertbereich liegt. The control system may also be associated with a predetermined set value range, so that the flow of the blood pump is adjustable so that the inlet pressure lies in the desired value range.

Die Steuerung kann prinzipiell aus fest verschalteten Rechengliedern aufgebaut werden. The controller can be set up principally of fixed-connected computing elements.Vorteilhaft ist jedoch, die Steuerung 15 durch einen als digitalen Programmregler arbeitenden Mikroprozessor zu realisieren, der die Flexibilität und die Variationsbreite der Einstellmöglichkeiten erheblich erhöht. However, it is advantageous to realize the controller 15 by a operating as a digital program controller microprocessor, which greatly increases the flexibility and the range of variation of the setting.Ein derartiges System ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, das nunmehr in den Grundsätzen erläutert werden soll. Such a system is shown in Fig. 3 schematically that will now be explained in the principles.

Das Mikroprozessorsystem erlaubt - über das Separationsprogramm hinaus - einen Programmteil "Parameterkopplung an den Vollblutfluß" genannt. The microprocessor system allowed - on the separation program addition - called a program part "parameter coupling to the full blood flow".

Derartige Änderungen des Vollblutflusses können vor oder während des Separationsprogrammes beliebig oft durchgeführt werden, wobei jeweils der letzte Parametersatz nach 2.1 bis 2.5 vom Mikroprozessor im Separationsprogramm ausgeführt wird. Such changes the full blood flow can be done as often as before or during the separation program, wherein each of the last set of parameters is carried out for 2.1 to 2.5 by the microprocessor in the separation program.

4.2 Vollblutflußoptimierung nur in einer Anfangsphase 4.2 Vollblutflußoptimierung only in an initial phase

In einer Optimierungsphase am Anfang wird einmal der Vollblutfluß optimiert (dh maximiert); In an optimization phase at the beginning of the full blood flow is optimized once (ie maximized);nach Abschluß dieser Phase wird lediglich überwacht, ob dieser Fluß für die Behandlungsdauer aufrechterhalten werden kann, oder ob sie erniedrigt werden sollen. after completion of this phase is only monitored whether this flow can be maintained for the duration of treatment, or whether they should be lowered.

Bei dieser Variante werden nachstehende Schritte vollzogen In this variant, the following steps are performed

(Anm.: Ist Pmin = Pmax und ΔF (WB) sehr klein, dann erfolgt mit einer Regelprozedur nach 4.3 eine Ausregelung eines konstanten Eingangsdruckes) (Note .: Is Pmin = Pmax and ΔF (WB) is very small, then is performed with a control procedure according to a 4.3 OFF control of a constant inlet pressure)

Es sind nachstehende Verfahrensschritte vorgesehen: There are the following process steps provided:

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung des Vollblutflusses die Fließrate des Antikoagulants in die Zentrifuge hinein und die Fließrate jeder Blutfraktion aus der Zentrifuge heraus derart gesteuert zum Vollblutfluß im gleichen Verhältnis stehen wie vor der Änderung. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that upon a change in the full blood flow the flow rate of the anticoagulant are provided into the centrifuge and the flow rate of each blood fraction out of the centrifuge out controlled to full blood flow the same ratio as before the change.

dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktion der Steuerstufe derart gewählt ist, daß bei einer Änderung des Vollblutflusses und des zugehörigen Eingangssignals am Eingang der Steuerstufe das Ausgangssignal zum Einstellen der Drehzahl (n) der Zentrifuge sich in der Weise ändert, daß das Verhältnis der in der Zentrifuge pro Zeiteinheit separierten Volumenteile der Blutfraktionen (F ₁, F ₂) zum Volumen des in der Zeiteinheit in die Zentrifuge hineingeförderten Vollblutes vor und nach der Änderung gleich ist. characterized in that the transfer function of the control stage is selected such that upon a change in the full blood flow and the associated input signal at the input of the control stage the output signal for setting the speed (n) of the centrifuge is changed in such a manner that the ratio of in the centrifuge per unit time separated volume parts of the blood fractions (F ₁, M ₂) is equal to the volume of the inside conveyed in the unit time into the centrifuge whole blood before and after the change.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe ( 15 ) mit den Fördervorrichtungen für Antikoagulant und Blutfraktion verbunden ist und diese derart steuert, daß bei einer Änderung des Vollblutflusses die Fließrate des Antikoagulants in die Zentrifuge hinein und die Fließrate jeder Blutfraktion aus der Zentrifuge heraus vor und nach der Änderung jeweils zum Vollblutfluß das gleiche Verhältnis aufweisen. 8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the control stage (15) is connected to the conveying devices for anticoagulant and blood fraction and controls such that when a change in the full blood flow into the flow rate of the anticoagulant into the centrifuge and the flow rate of each each for full blood flow have blood fraction from the centrifuge out before and after the change in the same ratio.